云南生铁生产蠕墨铸铁的工艺及性能研究

论文摘要

蠕墨铸铁具有较高的强度和一定的韧性、较好的导热率、抗热疲劳性能以及良好的铸造性能,从而较易使薄壁铸件轻量化；同时由于其较低的生产成本,生产过程中对环境的污染小,因而是制造高性能柴油发动机缸盖的理想材质。蠕墨铸铁的生产工艺条件要求极为严格,生铁品质的好坏对铸件质量产生重要的影响,一般厂家均采用本溪生产的优质生铁。但近年来由于生铁供应紧张、价格上涨,优质的本溪生铁供应得不到保障。为了解决原材料来源问题,试验改用云南生铁生产蠕墨铸铁。因此,云南生铁生产蠕墨铸铁的工艺及性能研究成为主要的课题内容。本文主要考察了不同蠕化处理工艺参数对蠕墨铸铁组织和性能的影响。并在此基础上,研究了原材料对蠕墨铸铁组织及性能的影响。最后重点考察了蠕墨铸铁的铸造性能和中温摩擦磨损性能。通过试验得到以下结论：随着蠕化剂加入量的增加,铁液中稀土残留量逐渐增加,石墨形态从片状逐渐向球状过渡,抗拉强度和硬度逐渐上升。实践证明,通过合适的蠕化处理工艺,云南地方生铁铁液可以获得组织和性能较为理想的蠕墨铸铁。在蠕化处理工艺相同的情况下,随着云南生铁加入量的增加,蠕虫状石墨数量逐渐增多,而球状石墨所占比例减少,抗拉强度及延伸率呈下降趋势。炉料配比对蠕墨铸铁的性能影响很显著,废钢的加入会改善蠕墨铸铁的石墨形态和性能。中温环境下的摩擦磨损试验表明,蠕墨铸铁与HT250相比具有较好的耐磨性能。蠕墨铸铁的磨损量随蠕化率的增加而逐渐减小。在一定的环境温度下,蠕墨铸铁的磨损量随载荷提高而逐渐增加,且每条曲线都有一转折点,当外载低于该点所对应的载荷时,磨损量较低。随着滑动速度的增大,蠕墨铸铁的摩擦系数表现出先减小后增大的趋势。在150～550rpm之间存在着临界滑动速度,当滑动速度小于350rpm,磨损量随滑动速度的增大而减少；大于这一临界滑动速度,磨损量随滑动速度的增加而迅速增加。本项目来源于昆明云内动力股份有限公司关于蠕墨铸铁在增压柴油机上应用的科研项目,为将来蠕墨铸铁缸盖的大规模生产奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 蠕墨铸铁的国内外发展概况
• 1.3 蠕墨铸铁的组织特点
• 1.4 蠕化处理工艺方法
• 1.5 蠕墨铸铁的炉前快速检测
• 1.6 蠕墨铸铁的性能
• 1.6.1 蠕墨铸铁的铸造性能
• 1.6.2 蠕墨铸铁的常温机械性能
• 1.6.3 蠕墨铸铁的物理性能
• 1.7 本论文研究的目的、意义及内容
• 1.7.1 本论文研究的目的和意义
• 1.7.2 本论文的主要研究内容
• 第二章 试验方案设计及试验方法
• 2.1 试验方案及研究路线
• 2.2 试验材料
• 2.3 试样成分选择
• 2.4 试验过程
• 2.5 组织分析
• 2.6 蠕化率的测定
• 2.7 力学性能
• 2.7.1 抗拉强度
• 2.7.2 硬度
• 2.8 铸造性能
• 2.8.1 流动性
• 2.8.2 断面敏感性
• 2.9 中温摩擦磨损性能
• 第三章 蠕化处理工艺研究
• 3.1 蠕化剂加入量对蠕墨铸铁组织和性能的影响
• 3.1.1 蠕化剂加入量对石墨形态的影响
• 3.1.2 蠕化剂加入量对性能的影响
• 3.1.3 蠕化品质控制
• 3.2 成分对蠕墨铸铁组织和性能的影响
• 3.2.1 CE对蠕墨铸铁组织的影响
• 3.2.2 硫对蠕墨铸铁组织和力学性能的影响
• 3.2.3 Cu对蠕墨铸铁组织的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 原材料对蠕墨铸铁组织和力学性能的影响
• 4.1 生铁对蠕墨铸铁组织和力学性能的影响
• 4.2 废钢对蠕墨铸铁组织和力学性能的影响
• 4.2.1 废钢加入量对石墨形态的影响
• 4.2.2 废钢加入量对蠕墨铸铁抗拉强度的影响
• 4.3 回炉料对蠕墨铸铁组织和性能的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 蠕墨铸铁的铸造性能和中温磨损性能研究
• 5.1 蠕墨铸铁的铸造性能研究
• 5.1.1 流动性
• 5.1.2 断面敏感性
• 5.2 蠕墨铸铁的中温摩擦磨损性能研究
• 5.2.1 中温摩擦磨损试验方法
• 5.2.2 试验结果和分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录